建筑樁基施工中旋挖鉆孔成樁施工技術(shù)應(yīng)用研究

孫少輝

（蘭州新區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)投資集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730314）

樁基是保證建筑整體安全和穩(wěn)定的重要構(gòu)件。在樁基施工中，首先要進(jìn)行挖孔工作，旋挖鉆孔成樁技術(shù)就是利用旋挖鉆機(jī)筒式鉆頭旋轉(zhuǎn)開(kāi)挖，將切削下來(lái)的土裝入筒式容器內(nèi)。當(dāng)鉆頭觸地時(shí)旋轉(zhuǎn)開(kāi)鉆，直到容器裝滿后提起鉆頭卸土，再旋挖施鉆，循環(huán)往復(fù)，直到完成設(shè)計(jì)的鉆孔尺寸。這種施工技術(shù)操作簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度更高，近年來(lái)受到各施工企業(yè)的青睞。

1 旋挖鉆孔成樁施工技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 施工效率高

旋挖鉆孔是利用旋挖機(jī)鉆頭底部斗齒旋轉(zhuǎn)切削土體，然后將土壓入容器內(nèi)，等填滿后再統(tǒng)一卸土。與傳統(tǒng)的鉆孔灌注樁相比，提高了施工效率、縮短了施工時(shí)間、減少了施工步驟。

1.2 提高灌注樁的承載力

首先，由于旋挖機(jī)旋挖成孔工藝特殊，不需循環(huán)泥漿護(hù)壁，只需靜壓泥漿護(hù)壁即可，因此，一般采用膨潤(rùn)土、纖維素、火堿等材料配制泥漿，不會(huì)形成太厚的泥皮，而且旋挖鉆頭不斷上下往復(fù)也使孔壁變得更加粗糙，增加了樁基與土體之間的咬合力，使樁基更加穩(wěn)固。其次，旋挖鉆孔能夠形成平底孔底，有利于提高樁端阻力。綜合以上因素，可使旋挖成孔灌注樁的承載力比傳統(tǒng)鉆孔灌注樁提高10%～20%。

1.3 適應(yīng)范圍廣

由于旋挖鉆機(jī)設(shè)備一般采用履帶式底盤，與地面接觸面積較大，分散在各個(gè)支撐點(diǎn)上的壓力相對(duì)較小，因此，不會(huì)因地質(zhì)軟弱而影響鉆孔設(shè)備使用。旋挖鉆機(jī)適用于黏性土、砂性土、強(qiáng)度不高的風(fēng)化巖等土體，不需要太大的工作面即可完成鉆孔成樁施工，這是其他鉆孔灌注樁施工工藝難以比擬的。

2 案例概況

以某地新建住宅為例，共新建13棟住宅，其中9棟21層、4棟32層，屬于典型的高層建筑項(xiàng)目，承載力要求較高，工程場(chǎng)地以黏性土為主，基于此，為有效滿足工程對(duì)樁基的要求，決定采用旋挖鉆孔成樁施工技術(shù)。但當(dāng)?shù)匾责ば酝翞橹?，鉆頭鉆入黏土層后，由于黏性較大，會(huì)造成鉆頭堵塞，土體可能會(huì)粘黏到鉆頭上掉入孔內(nèi)。因此，旋挖鉆頭選擇短螺旋鉆頭，且在鉆頭底部配備兩扇只可向容器斗內(nèi)開(kāi)啟的合葉門，當(dāng)鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，斗齒切削土體，通過(guò)合葉門把切削下來(lái)的土體壓入容器斗內(nèi)，斗裝滿提起鉆頭時(shí)，斗的合葉門會(huì)在土體的重力下關(guān)閉，防止土體掉落，適合黏性土地質(zhì)施工。具體施工流程如圖1所示。

圖1 旋挖鉆孔成樁施工流程

3 旋挖鉆孔成樁施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 施工準(zhǔn)備

在正式施工之前，首先要清理施工場(chǎng)地，如拔除植物、清理雜物、填補(bǔ)坑洼等，為后續(xù)的樁基施工打下基礎(chǔ)。根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖進(jìn)行放樣測(cè)量，確定施工位置，誤差控制在±5mm以內(nèi)，確認(rèn)無(wú)誤后，施工設(shè)備進(jìn)場(chǎng)。根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選用寶峨BG25C型號(hào)的旋挖鉆機(jī)，該鉆機(jī)適用范圍廣、扭矩大，配合適合黏性土的短螺旋鉆頭，能有效滿足本工程的施工要求。

3.2 泥漿制備

本工程場(chǎng)地以黏性土為主，并有一定數(shù)量的砂土，在旋挖過(guò)程中容易造成土體失衡。為應(yīng)對(duì)松軟的土體地質(zhì)條件，保證樁基內(nèi)部的壓力穩(wěn)定，一方面，應(yīng)選擇旋挖鉆孔技術(shù)；另一方面，應(yīng)充實(shí)泥漿的配置。泥漿配置對(duì)旋挖鉆孔成樁施工的總體質(zhì)量有重要影響，需要起到有效的支撐作用，防止施工過(guò)程中土體坍塌。但也不能加入過(guò)多的泥漿，否則會(huì)造成泥漿泵堵塞，影響后續(xù)的混凝土灌注，因此，必須選擇適合的材料、科學(xué)的配比。本工程選用黏土粉和Na-CMC增稠劑作為泥漿配置的主要材料，并在施工前進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，確定配比參數(shù)，以達(dá)到預(yù)期效果。

3.3 護(hù)筒埋設(shè)

在旋挖成孔施工中，護(hù)筒主要是為了防控孔壁坍塌，起到定位和鉆孔保護(hù)的作用，因此，必須進(jìn)行護(hù)筒埋設(shè)施工，這也是旋挖成孔施工的重要環(huán)節(jié)。一般來(lái)說(shuō)，護(hù)筒的半徑要比樁徑大5cm，為了保證剛度，本工程選用鋼制護(hù)筒。首先將旋挖鉆筒鉆入土層，再將護(hù)筒埋入土層，護(hù)筒的埋入方向必須與地平線垂直。

3.4 鉆孔施工

鉆孔前應(yīng)先檢查地面是否平整，以保證旋挖鉆機(jī)設(shè)備的平穩(wěn)放置。鉆頭接觸地面時(shí)，應(yīng)小鉆速緩速鉆入土層，再逐漸加速，垂直方向施鉆。在鉆孔過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保不會(huì)出現(xiàn)傾斜，并隨時(shí)調(diào)整。如果出現(xiàn)空洞坍塌，需要暫停施工，分析是否鉆速、鉆頭等原因所致，并采取措施改進(jìn)，將孔內(nèi)的泥渣吸出，填平孔洞，調(diào)整方案后重新鉆孔。如果坍塌面積較大，應(yīng)將護(hù)筒等已設(shè)置的部件全部取出，回填后按新方案重新施工。

3.5 清孔

雖然本工程采用的旋噴鉆頭下方加有合葉門開(kāi)閉，以防止泥渣掉入孔內(nèi)，但在鉆孔后還要進(jìn)行清孔，以保證旋挖鉆孔成樁施工質(zhì)量。清孔應(yīng)進(jìn)行兩次：

（1）首次清孔。鉆孔施工完成并檢查合格后，進(jìn)行首次清孔，以鉆機(jī)換泥漿的方式進(jìn)行，使沉渣厚度、泥漿稠度、泥漿含砂率都達(dá)到要求后撤出鉆機(jī)。

（2）二次清孔。待鋼筋籠安裝完畢，封孔導(dǎo)管后進(jìn)行二次清孔，清孔方案如圖2所示。

圖2 旋挖鉆孔清孔示意圖

清孔時(shí)，首先向孔內(nèi)注入優(yōu)質(zhì)泥漿，然后送風(fēng)清孔，待清孔結(jié)束后，先關(guān)機(jī)再停水。風(fēng)量的大小也要嚴(yán)格控制，本工程施工的導(dǎo)管直徑是25cm，送風(fēng)量為20m3/min。送風(fēng)任務(wù)由1臺(tái)空壓機(jī)完成，風(fēng)壓的計(jì)算公式如下：

式中，P——風(fēng)壓，Pa；

H——風(fēng)管口入水深度，m。

在清孔過(guò)程中，因?yàn)殂@孔的深度比較深，中途最好停頓一下，待懸浮的鉆渣沉淀后再繼續(xù)送風(fēng)清孔。

3.6 鋼筋籠制作及安裝

為了有效保證樁基的穩(wěn)定性和堅(jiān)固性，鋼筋籠的組成材料要求具有比較高的品質(zhì)，并且要經(jīng)過(guò)規(guī)范的質(zhì)檢工序，對(duì)鋼筋材料的尺寸、硬度等進(jìn)行全面質(zhì)檢，及時(shí)挑出質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的鋼筋加以更換。如果出現(xiàn)表面質(zhì)量問(wèn)題，如銹跡、油漬等需要處理干凈，表面彎曲需按照設(shè)計(jì)尺寸調(diào)直等。鋼筋籠按照設(shè)計(jì)尺寸下料制作，但也有可能出現(xiàn)與孔位高度不匹配的情況，需要進(jìn)行焊接處理，焊接后應(yīng)處理焊接口，以保證強(qiáng)度和表面質(zhì)量，避免影響樁基質(zhì)量。如果主筋較多，那么，焊接時(shí)可采用交錯(cuò)點(diǎn)焊的方法來(lái)處理。鋼筋籠按照設(shè)計(jì)要求安裝焊接，在焊接后進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，合格后進(jìn)行吊裝施工。吊裝時(shí)選擇兩點(diǎn)吊裝法，在骨架中心偏上的部分取吊點(diǎn)一，在骨架之下的部分取吊點(diǎn)二。吊裝到指定位置后垂直緩慢下放，速度不能過(guò)快，防止鋼筋籠扭轉(zhuǎn)。如果出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)，要及時(shí)調(diào)整再繼續(xù)下放。

3.7 混凝土澆筑施工

為了保證混凝土強(qiáng)度，混凝土澆筑前需反復(fù)試驗(yàn)，設(shè)計(jì)出最佳的配合比，以配置混凝土材料。水泥等級(jí)要超過(guò)42.5MPa，并具有理想的和易性、坍落度等指標(biāo)，這就需要通過(guò)施工前的試驗(yàn)確定施工方案。在混凝土拌和站統(tǒng)一配制。為了保證混凝土材料在初凝前送到現(xiàn)場(chǎng)，必須提前規(guī)劃好交通路線，避免交通擁堵。關(guān)注天氣，不要在陰雨天進(jìn)行?；炷僚渲仆瓿刹z驗(yàn)合格后，及時(shí)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行連續(xù)不間斷地混凝土灌注。灌注用的導(dǎo)管要求內(nèi)壁光滑，相連接的導(dǎo)管直徑相同并緊密連接，連接的位置不能有縫隙，防止?jié){液外溢。通常每段導(dǎo)管的長(zhǎng)度是2～3m，根據(jù)實(shí)際樁孔深度進(jìn)行拼接，每段導(dǎo)管的長(zhǎng)度盡可能相同。拼裝導(dǎo)管時(shí)注意控制中心軸，不能出現(xiàn)軸位偏移超過(guò)10cm的情況，本工程要求最大偏移不超過(guò)5cm，嚴(yán)格保證施工精度要求。導(dǎo)管拼裝完成后送入旋挖樁孔內(nèi)進(jìn)行混凝土灌注，注意導(dǎo)管不可觸碰鉆孔底部，距底部大約30cm。為了避免導(dǎo)管因混凝土灌注出現(xiàn)晃動(dòng)，需要用絲扣接頭處理連接端口。

在混凝土灌注施工中，為了防止鋼筋籠被灌注的混凝土托起，需要用孔口吊筋固定鋼筋籠的上端，而且灌注時(shí)間不可太長(zhǎng)，當(dāng)孔內(nèi)灌注的混凝土逐漸上升并接近鋼筋籠時(shí)，應(yīng)適當(dāng)放緩灌注速度?？變?nèi)混凝土面超過(guò)鋼筋籠底部大約1～2m后，適當(dāng)將導(dǎo)管提升。當(dāng)灌注臨近結(jié)束時(shí)，因此時(shí)壓力會(huì)降低，混凝土上升可能會(huì)比較困難，可適當(dāng)在鉆孔內(nèi)加入水來(lái)稀釋漿液，并通過(guò)泥漿物將一些沉淀物抽出去，再繼續(xù)灌注直至達(dá)到設(shè)計(jì)高度為止。

4 旋挖鉆孔成樁施工中的質(zhì)量控制措施

本工程按照以上施工方案逐步完成施工，但在施工過(guò)程中存在一些問(wèn)題影響施工質(zhì)量，需要采取一些質(zhì)量控制措施來(lái)防控質(zhì)量缺陷問(wèn)題，主要包括以下幾點(diǎn)。

4.1 鉆孔深度

在第一個(gè)孔旋挖鉆完后，要檢查鉆孔深度是否符合設(shè)計(jì)要求，如不符合設(shè)計(jì)要求，需調(diào)整旋挖設(shè)備參數(shù)直至達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸，然后根據(jù)調(diào)整參數(shù)進(jìn)行樁孔的旋挖施工。

4.2 塌空的處理

施工中出現(xiàn)塌孔可能與旋挖機(jī)參數(shù)、孔壁支撐泥漿性能等有關(guān)。需要調(diào)整參數(shù)，并在泥漿中追加黏性材料。此外，在鉆孔施工過(guò)程中，應(yīng)盡量減少與孔壁的接觸，避免破壞孔壁泥漿。

4.3 孔徑尺寸的問(wèn)題

孔徑大小不僅與灌注樁施工有關(guān)，而且與護(hù)筒、鋼筋籠都存在緊密聯(lián)系。如果孔徑過(guò)小，就會(huì)影響后續(xù)這些構(gòu)件的安裝，鉆孔時(shí)不用必須與設(shè)計(jì)尺寸一模一樣，因?yàn)橥翆訒?huì)收縮，所以，實(shí)際旋挖鉆孔時(shí)可稍微擴(kuò)大孔徑，及時(shí)通過(guò)性能理想的泥漿保護(hù)孔壁。

4.4 樁體收縮、孔洞以及斷樁的問(wèn)題

灌注樁質(zhì)量與澆筑環(huán)節(jié)直接相關(guān)，必須合理控制灌注量、掌握成樁時(shí)間，并在施工前反復(fù)試驗(yàn)確定最佳施工參數(shù)。鋼筋籠方面主要是加強(qiáng)焊接質(zhì)量的控制，拼裝鋼筋的鏈接位置，焊縫要處理平整、堅(jiān)固，鋼筋籠應(yīng)套上保護(hù)罩，避免澆筑時(shí)受到干擾。在澆筑過(guò)程中要注意檢查質(zhì)量，施工結(jié)束后全面驗(yàn)收，發(fā)現(xiàn)斷樁時(shí)應(yīng)及時(shí)接樁。堵管也是混凝土澆筑中常見(jiàn)的質(zhì)量缺陷，應(yīng)增加振搗次數(shù)，灌注前檢查管道是否通暢、管道壁是否平整等，合理設(shè)計(jì)混凝土參數(shù)，連續(xù)灌漿。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本工程應(yīng)用旋挖鉆孔成樁施工技術(shù)，工期提前9天完成，經(jīng)驗(yàn)收質(zhì)量均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，合格率為100%，施工期間未出現(xiàn)質(zhì)量缺陷問(wèn)題?？梢?jiàn)，應(yīng)用旋挖鉆孔成樁施工技術(shù)能有效保證施工進(jìn)度，滿足工程對(duì)樁基的質(zhì)量要求，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。